延伸阅读

　　食品感知（Sensory Perception）科学是未来食品研究的重要研究领域。食品风味的最基本组成是甜、咸、苦、酸、鲜。味觉与想象力和情感相关，味觉是特有的感官，不同于视觉、听觉和触觉等有共同性的感官。追求食物（渴望、愉悦、释放、满足）的动力对持续掌控生活与积极性更加强而有力。因此，食品感知科学与未来食品对于人们对美好生活的追求息息相关。

　　第四，公共健康方面，因现代饮食方式产生的慢性疾病而造成年死亡人数增加500万。

　　未来我国食品领域发展的趋势将主要集中在以下六大方面：食品营养健康的突破将成为食品发展的新引擎；食品物性科学的进展将成为食品制造的新源泉；食品危害物发现与控制的成果将成为安全主动保障的新支撑；绿色制造技术的突破将成为食品工业可持续发展的新驱动；食品加工智能化装备的革命将成为食品工业升级的新动能；食品全链条技术的融合将成为食品产业的新模式。

　　第三，气候变化方面，世界上70%的饥饿人口生活在气候变化最为严重的地区，对食品的供给造成严峻挑战。

　　基于食品的感知科学研究需要重视的研究包括以下6个方面：研究食品的感官特性和消费者的感觉；探究感官交互作用和味觉多元性；解析大脑处理化学和物理刺激过程，从而实现感官模拟；理解感官的个体差异；多学科交叉进行消费者行为分析；评估感官/消费者的方法学。

　　随着环境污染、气候变化和人口增长，安全、营养和可持续的食品供给面临巨大挑战，主要表现在以下4个方面：

　　第三，装备自主创新能力低。美国、日本和欧盟等食品智能装备专利占全球80%以上，而我国食品装备年进口额近300亿元，大型食品企业80%的关键高端装备依赖进口。

　　第二，人口方面，随着全球人口的增长和生活水平提升的需求，预计到2050年全球需要蛋白增量将达到30%—50%。

　　我国食品科技现状、问题、趋向

　　“人造肉”技术被《麻省理工学院技术评论》评为2018年全球十大突破技术之一，利用“人造肉”替代传统畜牧业具有重大的生态意义，是全球人造食品研究的热点。传统养殖业排放的温室气体占到全球温室气体排放量的14.5%，是所有交通工具燃油排放的总和。利用“人造肉”替代或部分替代传统畜牧业，能够显著降低全球温室气体排放。同时区别于传统素肉，“人造肉”与肉类具有更高的相似度，因而也具有更高的商业潜力。

　　安全、营养和可持续的食品供给面临挑战

　　第二，领跑技术比例小。美国、日本和德国在食品领域领跑技术比例分别占48%、29%和13%，而我国在食品领域领跑技术比例仅占5%，与主要发达国家差距明显。发达国家主要以企业研发为主，产业化阶段技术比例在80%以上，而我国食品技术产业化比例低。

　　“人造肉”主要包括“植物蛋白肉”和“细胞培养肉”两大类。实现人造肉产业化生产急需攻克的关键技术环节包括：如何通过植物蛋白提取纯化和全能干细胞分化控制实现植物蛋白、成肌干细胞的高效获取？如何通过大型生物反应器设计和细胞培养人工智能控制获得规模化生物反应器用于人造肉制备？如何实现血红素等风味物质高效制备和维生素等营养物质的高效合成，实现人造肉制品食品化？如何利用植物蛋白纹理结构重组和食品3D打印技术实现人造肉制品结构重塑？

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　　我国食品工业面临六大问题

　　关于“人造奶”的开发和应用，美国PerfectDay公司分析牛奶中20种对人体有益及重要的原料，以合成生物技术组装酵母细胞，实现发酵合成6种蛋白与8种脂肪酸。在分离纯化后再加入钙、钾等矿物质及乳化剂完成最后加工，口味和营养可与天然牛奶相同，并且不含胆固醇和乳糖。最近与美国食品业巨头ADM公司签署联合开发协议，计划2019年向食品工业供应人工牛奶。据测算，相比于传统牛奶生产方式，“人造奶”生产将减少98%的用水量，91%的土地需求，84%温室气体的排放，并节约65%的能源。

　　食品感知科学需重视六方面

　　食品工业是融合全球供应链和提升我国国际竞争力的重要支撑。我国食品领域论文发表量、论文引用数量、专利申请和授权数量均位居全球第一。在软科发布的2019年全球食品学科排名前10的榜单中，我国大学占据了5席。我国一批关键技术实现了国外输出，例如超高压、挤压重组技术等；部分装备占领国际市场，例如万吨油脂加工装备、肉品加工装备等；部分产品在国际市场占主导地位，例如浓缩苹果汁占世界市场的60%，番茄酱占世界市场的1/4。因此，食品科技是贯彻创新驱动发展战略的重要抓手。

　　我国食品科技发展战略趋向

　　食品合成生物学发展需要经历以下三个阶段：第一阶段是通过最优合成途径及食品分子修饰，实现重要食品功能组分的有效、定向合成和修饰，为“人造功能产品”细胞的合成做准备。第二阶段是建立高通量高灵敏筛选方法，筛选高效的底盘细胞工厂，实现重要食品功能组分的高效生物制造；初步合成具有特殊功能的“人造功能产品”细胞。第三阶段是实现AI辅助的全自动生物合成的设计及实施；通过精确靶向调控，大幅度提高重要食品功能产品在异源底盘和原底盘细胞中的合成效率，最终实现全细胞利用。

　　食品合成生物学既是解决现有食品安全与营养问题的重要技术，也是面对未来食品可持续供给挑战的主要方法，能够解决传统食品技术难以解决的问题，主要包括以下4个方面：变革食品生产方式；开发更多新的食品资源；提高食品的营养并增加新的功能；重构、人工组装与调控食品微生物群落。食品合成生物技术主要研究领域包括食品细胞工厂设计与构建、食品生物合成优化与控制和重组食品制造与评价。

　　第三，食品装备智能制造。利用数字化设计和制造技术，结合感知物联和智能控制技术，开发食品工业机器人、食品智能制造生产线和智慧厨房及供应链系统。

　　第二，食品精准营养与个性化制造。基于食物营养、人体健康、食品制造大数据，靶向生产精准营养与个性化食品。

　　人造食品的总体技术路线是构建细胞工厂种子，以车间生产方式合成奶、肉、糖、油、蛋等，具有营养与经济竞争力，实施颠覆性技术路线，缓解农业压力，满足日益增长的需求。相比于传统食品制造，基于细胞工厂种子的人造食品制造能够将土地使用效率提高1000倍，每吨粮食可节约用水90%以上，并且生产过程不需使用农药化肥。主要人造食品包括“人造蛋”“人造肉”和“人造奶”。

　　第五，食品毒害物侦测国外依赖度高。我国快速检测产品集中以农兽药残留为主（占比80%），受国际认可不足10%。食源性致病菌等核心检测试剂和毒素标准物质高度依赖进口。复杂基质分离材料国产产品占比不足15%，用于8种微生物快速检测的84个检测产品几乎没有国产产品。

　　首先，引领性基础研究少。2008年至2018年间，在自然科学三大顶级期刊《Cell》《Nature》和《Science》上发表食品相关论文分别为48、62篇和42篇，其中我国作为主要完成单位的论文仅分别为1、5篇和3篇。

　　第四，增材制造（3D打印）。基于快速自动成形增材制造、图像图形处理、数字化控制、机电和材料等工业化数字化技术，生产传统食品和新型食品。

　　第六，生鲜食品储运损耗大。美国蔬菜加工运输损耗率1%至2%，荷兰向世界配送果蔬损耗率5%，日本生鲜农产品产后商品化100%。而我国生鲜农产品物流损耗率较大，分别为：果蔬20%、肉类8%、水产品11%、粮食8%，生鲜食品冷链流通率仅8%，储运损耗方面损失高达千亿元。